輕質量金屬導軌CD長2m,可繞C點轉動,固定均勻電阻杆AB與CD平行,每米阻值爲10Ω,AB、CD透過導線與電...
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問題詳情:
輕質量金屬導軌CD長2m,可繞C點轉動,固定均勻電阻杆AB與CD平行,每米阻值爲10Ω,AB、CD透過導線與電路相連,導軌D端透過繩子,滑輪與質量爲3.5kg的重物M相連,一**輕質金屬片垂直連接在AB、CD間且接觸良好,並與質量爲7kg的絕緣滑塊Q粘連。已知:電源電壓12V,燈泡規格“4V 1.6W”。閉合開關S,若滑塊Q從C開始以0.2m/s的速度勻速向D運動,當M剛要離開地面時,燈L恰好正常發光。(不計導軌CD及滑片P的電阻,忽略溫度對燈泡電阻的影響,忽略繩重,滑片P的*力及一切摩擦,g取10N/kg)
(1)爲了保*物體M不離開地面,滑塊Q最多隻能運動多長時間?
(2)定值電阻R0的阻值是多大?
(3)滑塊Q從C開始運動,當電壓表示數比Q在C點時的示數大0.5V時,物體M對地面的壓力爲多少?
【回答】
(1)爲了保*物體M不離開地面,滑塊Q最多隻能運動5s;
(2)定值電阻R0的阻值是10Ω;
(3)滑塊Q從C開始運動,當電壓表示數比Q在C點時的示數大0.5V時,物體M對地面的壓力爲15N。
【解析】:(1)設物體M的力臂爲L1時恰好離開地面,
根據槓桿平衡條件可得:Mg×L=mg×L1,
解得:L11m,
由v可得,滑塊運動的時間:
t5s;
(2)燈泡正常發光時的電壓UL=4V,功率PL=1.6W,
因串聯電路中各處的電流相等,
所以,由P=UI可得,燈泡正常發光時電路中的電流:
I0.4A,
電阻杆連入電路的電阻值:
R1=(L﹣L1)r=(2m﹣1m)×10Ω/m=10Ω,
由I可得,電路中的總電阻和燈泡的電阻分別爲:
R總30Ω,RL10Ω,
因串聯電路中總電阻等於各分電阻之和,
所以,定值電阻R0的阻值:
R0=R總﹣RL﹣R1=30Ω﹣10Ω﹣10Ω=10Ω;
(3)當滑塊Q位於C點時,電阻杆接入電路中的電阻:
R1′=Lr=2m×10Ω/m=20Ω,
則電路中的電流:
I′0.3A,
此時電壓表的示數:
U0=I′R0=0.3A×10Ω=3V,
當電壓表示數比Q在C點時的示數大0.5V時,即3.5V時電路中的電流:
I″0.35A,
此時電路中的總電阻:
R總Ω,
此時電阻杆接入電路中的電阻:
R1″=R總﹣R0﹣RLΩ﹣10Ω﹣10ΩΩ,
電阻杆接入電路的長度:
L2m,
滑塊的力臂:
L3=L﹣L2=2mmm,
由槓桿的平衡條件可得:mg×L3=F×L,
解得:F20N,
物體M處於平衡狀態,受到豎直向上的拉力和支援力等於豎直向上的重力,
則物體M受到的支援力:
F支援=GM﹣F=Mg﹣F=3.5kg×10N/kg﹣20N=15N,
因物體M受到的支援力和對地面的壓力是一對平衡力,
所以,物體M對地面的壓力F壓=F支援=15N。
知識點:九年級下
題型:計算題
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